螺旋脉动热管太阳能热水器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种螺旋脉动热管太阳能热水器，属于太阳能热利用及传热、传质领域。脉动热管由相应直管和螺旋管段组成，管内真空状态下充入整个管容积５０％～７０％的工质在管内形成交替分布的液柱和气塞。螺旋脉动热管蒸发段位于真空玻璃管内，冷凝段位于水箱内；水箱与真空玻璃管联通并充满水；工作时除了具有传统真空玻璃管太阳能热水器的集热方式外，由于真空玻璃管与水箱内的水存在温差，使得脉动热管蒸发段内的工质蒸发膨胀，向冷凝段运动，并被冷凝而产生强烈的往复振荡运动，在脉动热管内工质显热和潜热的共同作用下，使得其集热效果明显得到提高。此种太阳能热水器还具有强化脉动热管与水之间的传热及防冻的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能热利用及传热、传质
，特别涉及一种螺旋脉动热 管太阳能热水器。
技术介绍
建筑节能是我国三大重点节能领域之一。在我国已有的4X IO1V建筑中，有99% 属于高耗能建筑。即使是新建建筑，仍有95%以上为高耗能建筑，我国单位建筑耗能比同等 气候条件下的发达国家高2 3倍。因此，建筑节能是我国“节能、减排”工作重要组成部 分，开展建筑节能具有重要的现实意义和长远意义。开展建筑节能，除了要开发节能的建筑 材料外，很重要的一个方面是要大力开发利用可再生能源。太阳能是在建筑节能中可以发 挥显著作用的可再生能源。我国地处阳光充沛的亚热带地区，地域辽阔，太阳能年辐射总量 超过5MJ/m2，年日照时数超过2200小时的地区占国土面积的2/3，属太阳能资源丰富的国 家之一。为此，研究开发高效的太阳能集热装置具有重要的意义。脉动热管PHP(Pulsating Heat Pipe)又可称为自激振荡流热管 SEMOHP(Self-Exciting Mode Oscillating-Flow Heat Pipe)、振荡流热管 OFHP(OsciIlating-Flow Heat Pipe)或振荡热管 OHP(Oscillating Heat Pipe)是 1994 年日本学者Akachi专利技术的。它是将直径小于5mm的金属管弯曲成由若干直管和若干弯头 组成的形状，在真空条件下封装一定质量工作液体。由于管径足够小，管内工作介质在毛细 力等因素的作用下，形成交替分布的气塞和液柱。按其循环系统的不同，可分为首尾连成闭 合回路的回路型和首尾端不相连的非回路型两种。当脉动热管一端加热段受热时，管内液 体受热蒸发膨胀，向另一端冷凝段运动，并被冷凝放出汽化潜热，重新变为液态，致使在冷 热端之间产生很大的压差。由于气_液柱塞交错分布，导致管内产生强烈的往复振荡运动。 脉动热管的脉动频率远远高于传统热管内的气-液闭合循环频率，同时，其工作介质与热 管壁面间的换热过程也因受到剧烈脉动的作用而大大强化。另外，脉动热管还具有结构简 单，不需要毛细芯，有利于降低成本；加热位置和加热方式不受限制(常用的重力热管必须 底部加热)；可以随意弯曲，适用范围广；以及管径小，重量轻，易于实现微型化和启动迅速 等突出优点。但现有技术脉动热管还未开发应用于太阳能热水器方面。所以目前的太阳能 热水器具有管径大、重量比较重、结构复杂、热启动慢、成本高等缺点和不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足和缺陷，本技术提供一种结构简单、集热效果好的螺旋 脉动热管太阳能热水器。本技术是这样设计的一种螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，包括水 箱、冷凝段、盖板、蒸发段、真空玻璃管，其中真空玻璃管和水箱中设有螺旋脉动热管，螺旋 脉动热管分冷凝段和蒸发段，所述冷凝段位于水箱内，蒸发段位于真空玻璃管内，所述水箱 和真空玻璃管通过盖板相连接，所述的水箱设有进口和出口，所述的盖板和水箱通过胶垫3密封，所述的盖板和真空玻璃管通过胶圈密封，所述的水箱主体外加保温层，所述的螺旋脉 动热管是内径小于5mm的金属管。本技术的脉动热管由内径小于5mm的相应直管段和螺旋管段组成封闭回路， 为了更好地吸收太阳能，整个螺旋脉动热管太阳能热水器倾斜一定的角度，工作时除了具 有传统的真空玻璃管太阳能热水器的吸热方式外，由于真空玻璃管与水箱内的水存在温 差，真空玻璃管内的水使得脉动热管蒸发段内的工质蒸发膨胀，向冷凝段运动，并被冷凝放 出汽化潜热，重新变为液态，致使在蒸发段和冷凝段之间很大压差的作用下，产生强烈的往 复振荡运动，在脉动热管内工质显热和潜热的共同作用下，使得螺旋脉动热管太阳能热水 器与传统的真空玻璃管太阳能热水器相比，集热效果明显得到提高。由于脉动热管的螺旋 弹性结构，工作时管内工质的振荡也强化了脉动热管与热水器内水的对流传热过程。另外， 由于脉动热管的双向传热特性，某种程度上还可以防止冬季寒冷夜晚真空玻璃管被冻裂。 所以本技术具有结构简单、集热效果佳、热启动快、加工成本低等优点，便于实施开发 利用。以下结合附图说明及具体实施方式对本技术作进一步说明。图1为螺旋脉动热管太阳能热水器结构示意图。图2为螺旋脉动热管太阳能热水器结构左视图。图中1为水箱、2为冷凝段、3为胶垫、4为盖板、5胶圈、6为蒸发段、7为真空玻璃管。具体实施方式本技术涉及一种螺旋脉动热管太阳能热水器，如图1所示，属于太阳能热利 用及传热、传质领域。包括水箱1、冷凝段2、盖板4、蒸发段6、真空玻璃管7，真空玻璃管7 和水箱1中设有螺旋脉动热管，螺旋脉动热管由内径小于5mm的相应直管段和螺旋管段组 成封闭回路，螺旋脉动热管由内径小于5mm的金属铜或不锈钢材料，管内真空状态下充入 占整个管容积50 % 70 %的工质(蒸馏水、乙醇或丙酮等)，工质在管内会形成交替分布的 液柱和气塞。螺旋脉动热管分冷凝段2和蒸发段6，螺旋脉动热管蒸发段6位于真空玻璃管 7内，冷凝段2位于水箱1内；水箱1与真空玻璃管7联通并充满水；水箱设有进口和出口， 盖板4和水箱1通过胶垫3密封，盖板4和真空玻璃管7通过胶圈5密封。为了更好地吸收太阳能，整个螺旋脉动热管太阳能热水器倾斜一定的角度，工作 时除了具有传统的真空玻璃管太阳能热水器的吸热方式外，由于真空玻璃管7与水箱1内 的水存在温差，真空玻璃管7内的水使得脉动热管蒸发段6内的工质蒸发膨胀，向冷凝段2 运动，并被冷凝放出汽化潜热，重新变为液态，致使在蒸发段6和冷凝段2之间很大压差的 作用下，产生强烈的往复振荡运动，在脉动热管内工质显热和潜热的共同作用下，使得螺旋 脉动热管太阳能热水器与传统的真空玻璃管太阳能热水器相比，集热效果明显得到提高。 由于脉动热管的螺旋弹性结构，工作时管内工质的振荡也强化了脉动热管与热水器内水的 对流传热过程。另外，由于脉动热管的双向传热特性，某种程度上还可以防止冬季寒冷夜晚 真空玻璃管被冻裂。4 为了便于脉动热管的安装，水箱主体由水箱1和盖板4组成，其间用胶垫3密封， 并设进、出口，工作时水箱主体外加保温。盖板4上孔数取决于真空玻璃管7的数量，脉动 热管根据真空玻璃管7的数量做成图1所示的结构，经过抽真空、灌液、封装等程序后，放入 热水器内。真空玻璃管7与盖板4装配时加入胶圈5以保证真空玻璃管的端部和径向的密 封性能。螺旋脉动热管太阳能热水器正常工作时，可另加支架和托板，以保证热水器倾斜一 定的角度以及真空玻璃管的稳固。权利要求一种螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，包括水箱(1)、冷凝段(2)、盖板(4)、蒸发段(6)、真空玻璃管(7)，其中真空玻璃管(7)和水箱(1)中设有螺旋脉动热管，螺旋脉动热管分冷凝段(2)和蒸发段(6)，所述冷凝段(2)位于水箱(1)内，蒸发段(6)位于真空玻璃管(7)内，所述水箱(1)和真空玻璃管(7)通过盖板(4)相连接。2.根据权利要求1所述的螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，所述的水箱(1)设 有进口和出口。3.根据权利要求1所述的螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，所述的盖板(4)和 水箱⑴通过胶垫⑶密封。4.根据权利要求1所述的螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，所述的盖板(4)和 真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋脉动热管太阳能热水器，其特征在于，包括水箱（１）、冷凝段（２）、盖板（４）、蒸发段（６）、真空玻璃管（７），其中真空玻璃管（７）和水箱（１）中设有螺旋脉动热管，螺旋脉动热管分冷凝段（２）和蒸发段（６），所述冷凝段（２）位于水箱（１）内，蒸发段（６）位于真空玻璃管（７）内，所述水箱（１）和真空玻璃管（７）通过盖板（４）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：商福民，刘建红，刘登瀛，常卫国，武勇，李滨惠，李佳琦，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]